Introdução
RAID (Redundant Array of Independent Disks, ou Matriz Redundante de Discos Independentes) é uma tecnologia de armazenamento onde dois ou mais discos rígidos trabalham como uma única unidade ou um único sistema de armazenamento (um disco virtual). Tal configuração pode variar, a depender do objetivo de quem a use, mas o principal conceito do RAID é prover armazenamento de dados com alta disponibilidade a partir da redundância de dados, isolando o sistema de armazenamento de situações como falhas de sistema ou de infraestrutura (STONEFLY, 2021).
Segundo o Dell Suporte Brasil (2022?), um disco virtual é capaz de ser configurado para obter um aumento de desempenho através da divisão de dados (Striping) ou prevenir a perda de dados através de espelhamento (Mirroring) ou paridade (Parity):
- Striping: A divisão de dados em múltiplos discos permite a leitura e gravação de dados de forma simultânea, aumentando a performance. Porém, caso ocorra falha em um dos discos rígidos, todos os dados serão perdidos. Uma representação gráfica do processo é apresentada na Figura 1;
- Mirroring: O espelhamento grava exatamente os mesmos dados de um disco em outro disco, garantindo a redundância dos dados. Se um dos discos falhar, os dados estarão disponíveis no outro disco envolvido. Tão configuração é ilustrada na Figura 2;
- Parity: Fornece redundância a partir de informações de paridade. A partir da paridade, é possível recuperar o conteúdo de um disco defeituoso. A forma como a paridade é distribuída pela disco virtual é apresentada na Figura 3.
Ainda segundo a Dell Suporte Brasil (2022?), diferentes configurações de RAID definem níveis. Cada nível utiliza as configurações de forma diferente, sejam utilizando-as de forma individual ou em conjunto. Cada nível RAID recebe um número que o identifique. Exemplo: No RAID 0, temos a configuração Striping; Já no RAID 5, temos Striping e Parity trabalhando em conjunto. Os principais níveis de RAID existentes serão descritos em detalhes a seguir.
Níveis de Configuração RAID
- RAID 0 - Utiliza a configuração de Striping. Para que possa ser utilizado, o disco virtual deverá ser formado por pelo menos dois discos rígidos. Um disco virtual com RAID 0 pode ler e gravar dados mais rápido do que uma configuração não RAID. É importante destacar que no RAID 0 não há redundância: se um dos discos falhar, todos os dados serão perdidos. Porém, é possível utilizar a capacidade total dos discos físicos na capacidade de armazenamento do disco virtual. Exemplo: Se um disco virtual RAID 0 é formado por dois HDs de 1 TB cada, teremos um disco virtual de 2 TB. Logo, o RAID 0 tem por foco melhorar o desempenho em processos de leitura e escrita e aumentar a capacidade de armazenamento de um disco virtual (DELL SUPORTE BRASIL, 2022?);
- RAID 1 - É adotada a configuração de espelhamento. Apenas dois discos são necessários para a criação do disco virtual. A velocidade de gravação poderá ser equiparada ou pior do que a obtida em uma configuração não RAID. Mas o foco de tal nível não está no desempenho, mas sim na redundância: se um dos discos falhar, os dados continuarão disponíveis no outro HD. Substituindo o HD defeituoso, a configuração do disco virtual é reconstruída e os dados serão copiados para o novo HD. No RAID 1, temos uma maior segurança se o compararmos com o RAID 0 (DELL SUPORTE BRASIL, 2022?);
- RAID 5 - Combina Striping com Parity, dependendo de, no mínimo, três discos. A velocidade de leitura é superior a sistemas não RAID, podendo ser aumentada a partir da adição de novos discos. A velocidade de gravação também irá aumentar, porém de forma inferior à leitura, devido a sobrecarga gerada pelo cálculo de paridade. A capacidade de armazenamento deste nível é definida pela fórmula (n-1) * s, onde n é igual ao número de discos e s é igual a capacidade do menor disco. Por exemplo: Se temos quatro HDs de 1 TB, a capacidade do disco virtual com RAID 5 será de (4-1) * 1 = 3 TB. Na ocorrência de falhas em um HD, os dados não serão perdidos, mas irá gerar queda de performance de leitura e gravação enquanto o disco defeituoso não for substituído. Na ocorrência de falhas em dois HDs de forma simultânea, todos os dados serão perdidos (DELL SUPORTE BRASIL, 2022?);
- RAID 6 - Combina Striping com paridade dupla, requerendo pelo menos quatro discos. A performance é maior do que sistemas não RAID. Ao contrário do RAID 5, mesmo que haja falha simultânea em 2 HDs, não haverá perda de dados (graças a paridade dupla). A desvantagem está na capacidade de armazenamento do disco virtual, dada pela fórmula (n-2) * s. Por exemplo: Uma configuração RAID 6 com 4 HDs de 1 TB cada irá criar um disco virtual de (4-2) * 1 = 2 TB. Logo, se trata de uma configuração que prioriza a redundância em detrimento a desempenho e capacidade de armazenamento (DELL SUPORTE BRASIL, 2022?);
- RAID 10 - Utiliza Striping com Mirroring, dependendo de no mínimo quatro HDs na formação do disco virtual. Os discos são primeiro divididos com RAID 0 (formando conjuntos com dois HDs) e, em cada conjunto, é aplicado o espelhamento a partir do RAID 1 (tal processo é ilustrado na Figura 4). Temos maior performance, se comparado com o RAID 5 ou RAID 6 (por não existir o cálculo de paridade no processo). Tal nível suporta a falha de um HD em um dos conjuntos. Porém, se um conjunto inteiro falhar, todos os dados serão perdidos. A capacidade do disco virtual é calculada pela fórmula (n / 2) * s. Por exemplo: Uma configuração RAID 10 com 4 HDs de 1 TB cada irá criar um disco virtual de (4 / 2) * 1 = 2 TB.
Conclusão
RAID é um sistema de armazenamento de dados que usa vários discos rígidos para trabalharem em conjunto, formando uma única unidade lógica a partir de várias unidades físicas. Uma variedade de configurações pode ser usada para a obtenção de diferentes níveis de redundância, recuperação de erros e desempenho. Trata-se de um sistema de armazenamento normalmente adotado para grande volume de dados a nível de servidor. Um dos principais benefícios do RAID está na possibilidade de uso de muitas unidades de disco de pequena capacidade no armazenamento de grandes quantidades de dados. Além disso, alguns níveis de configuração RAID também permite hot-swapping: é possível a troca de um disco rígido defeituoso e inserir um novo em seu lugar sem a necessidade de desligar o servidor, interferindo positivamente na garantia de disponibilidade dos dados e na manutenção de infraestrutura.
Tal tópico é recorrente em concursos públicos de TI. É importante que o candidato domine os níveis RAID mais adotados, além das suas vantagens e desvantagens quanto a redundância, desempenho e capacidade de armazenamento de cada nível.
Exercícios
1) [UNIFAL-MG - 2018 - UNIFAL-MG - Analista de Tecnologia da Informação] - Raid é uma sigla que significa Redundant Array of Independent Disks, ou seja, conjunto redundante de discos independentes. Considere um computador com 2 discos rígidos (HDs), cada um com 2Tb. Qual nível de Raid deve ser usado para se ter um volume com 4Tb?
A) Raid 0
B) Raid 1
C) Raid 5
D) Raid 6
2) [FGV - 2018 - Prefeitura de Niterói - RJ - Analista de Políticas Públicas e Gestão Governamental - Gestão de Tecnologia] - O RAID é a tecnologia que monta arranjos de discos com a finalidade de aprimorar a segurança e/ou desempenho. Em relação aos níveis de RAID, analise as afirmativas a seguir. I. RAID 0 divide os dados em pequenos segmentos e os distribui entre os discos disponíveis. II. RAID 1 usa espelhamento para armazenar os dados em duas ou mais unidades. III. RAID 10 exige ao menos 3 discos, pois nesse arranjo um disco é dedicado para armazenar a informação de paridade necessária para detecção de erro. Está correto o que se afirma em
A) I, apenas.
B) II, apenas.
C) III, apenas.
D) I e II, apenas.
E) I, II e III.
3) [IF-SERTÃO - PE - 2016 - IF-SERTÃO - PE - Analista de TI] - A popularização das Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs) tem impulsionado a necessidade por armazenamento de dados. Mais do que guardar dados, as corporações necessitam de soluções que forneçam acesso à informação de maneira eficiente, em tempo hábil e, dependendo do caso, com algum nível de proteção contra falhas. Analise as afirmativas acerca de RAID (Redundant Array of Independent Disks). I. O RAID 0 é o primeiro nível a oferecer redundância. Os dados são duplicados em duas ou mais unidades simultaneamente. II. O RAID 1 tem como foco, o desempenho do sistema, uma vez que divide a capacidade de armazenamento em disco para reduzir os tempos de gravação e acesso. III. O RAID 5 considera o aspecto da redundância, pois em vez de existir uma unidade de armazenamento inteira como réplica, os próprios discos servem de proteção. Assim, as informações de paridade e os dados são distribuídos entre todos os discos do sistema.
IV. O RAID 4 dobra o número de bits de paridade, e a integridade dos dados é mantida caso dois discos falhem simultaneamente. V. O RAID 5 é um sistema que alia redundância com baixo custo, por outro lado, possui a limitação de proteger o sistema, se apenas um disco apresentar falha. Assinale a alternativa que corresponde às afirmativas corretas:
A) I e III
B) III e V
C) I, II, III e V
D) I, III e IV
E) Todas estão corretas
4) [FGV - 2016 - COMPESA - Assistente de Tecnologia da Informação] - RAID é uma solução computacional que permite combinar vários discos rígidos, fazendo com que o sistema operacional enxergue o conjunto de discos rígidos como uma única unidade de armazenamento, independentemente da quantidade de discos rígidos em uso. O nível de RAID que duplica uma unidade de disco, ou seja, faz uma cópia da primeira unidade para outra unidade de disco rígido, é o nível
A) 0.
B) 1.
C) 3.
D) 4.
E) 5.
5) [FGV - 2013 - SUDENE-PE - Analista Técnico Administrativo - Ciência da Computação] Entre os diversos tipos de RAID que podem ser opcionalmente utilizados por um administrador ao configurar os discos de uma estação de trabalho ou de um servidor, cada um com seus propósitos específicos, podemos citar os tipos a seguir. I.RAID 1. II.RAID 5. III.RAID 10. Assinale a alternativa que indica o(s) que representa(m) configuração com tolerância a falhas.
A) apenas I. B) apenas I e II. C) apenas II e III. D) apenas III. E) I, II e III.
Gabarito
1 - A / 2 - D / 3 - B / 4 - B / 5 - E
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